Elnätet Färsk el från generator till vägguttag

Transkript

1 Elnätet Färsk el från generator till vägguttag Alessandro Volta. På 1700-talet visade han att man kunde få ström genom att kombinera olika metaller i flera lager av t.ex. zink och koppar. I stapeln behövdes dessutom pappskivor indränkta med en saltlösning. Denna anordning kallades Voltas stapel och motsvarar det som numera kallas ett galvaniskt element och kan användas som ett batteri. 1

2 Elektromagnetism 1819 upptäckte en danske fysiker att en kompassnål, dvs. en magnet, ändrar riktning när den befinner sig nära en elektrisk ledare. Slutsatsen blev att ett magnetiskt fält skapas kring ledaren, som alltså påverkar magnetfältet kring kompassnålen. Härmed var elektromagnetismen upptäckt, vilket lade grunden till många uppfinningar, t.ex. el-motorn, telefonen och telegrafen. 2

3 1831 kom en engelsman på att elektrisk ström även kunde åstadkommas med hjälp av ett magnetfält. Han använde en ihålig spole som var kopplad till en galvanometer och sköt in en magnet i spolen. Han såg då att galvanometern gjorde utslag åt ett visst håll. När magneten drogs ut igen gjorde galvanometern utslag åt andra hållet. Det gick alltså att skapa elektricitet i spolen genom att förändra ett magnetfält i den. Detta fenomen kallas induktion. 3

4 Större delen av alla elektricitet produceras idag genom induktion. Detta sker framför allt i så kallade generatorer. Generatorer innehåller strömspolar som fås att snurra kring sin axel med hjälp av en till generatorn kopplad turbin. Turbinen innehåller skovlar som sätts i rörelse av rinnande vatten exempelvis i ett vattenfall. Generatorn omvandlar alltså rörelseenergi till elektrisk energi, vilket är tvärt emot vad som sker i en elmotor. 4

5 Generatorn avger växelström. Större delen av producerad el-energi i Sverige kommer från vattenkraftverk och från kärnkraftverk. Generatorerna snurrar. Ut kommer elektricitet med spänningen 20 kv V. Elektriciteten ska transporteras över hela landet och för att få en ekonomiskt och tekniskt vettig transport låter man strömmen passera en transformator som höjer spänningen till, normalt, 400 kv V. 5

6 Varför transformeras spänningen upp då strömmen transporteras ex Från ett kärnkraftverk till ett villaområde? När elektroner rör sig i en ledning kommer elektronerna att möta på hinder bl.a. beroende vilken metall ledningen är gjord av. Vanligen är elektriska ledningar gjorda av koppartråd. 6

7 Motståndet beror på att elektronerna skall flytta sig genom ledningen - det är som om ett elektronmoln skall röra sig åt ena eller andra hållet i ledningen. Givetvis så innebär flyttningen ett hinder och friktionsvärme utvecklas 7

8 Om spänningen transformeras upp, så att strömstyrkan blir mindre, kommer antalet elektroner som skall flytta sig i ledningen att bli färre och den påtryckande kraften blir istället större. Detta gör att friktionsvärmen blir mindre, och energiförlusten till omgivningen blir mindre. 8

9 Om man leder tillräckligt mycket ström (strömstyrka - hög Ampere) genom en ledning, så kommer denna att börja glöda, och slutligen kan den brinna av. En annan effekt som syns är att ledningen blir längre, eftersom ett varmt material tar mer plats. 9

10 Med tanke på att man vill ha en minimal energiförlust i kraftledningen och ej heller hängande ledningar så transformerar man alltså upp spänningen. Från till V. Närmare hushållen finns ytterligare transformatorstationer som transformerar ner spänningen till den spänningen som skall vara i hushållen. Därefter kommer strömmen in till huset. 10

11 11

12 Högspänning är, enligt svenska elsäkerhetsbestämmelser, en elektrisk spänning som är större än V växelspänning eller V likspänning. Högspänning i elektriska anläggningar är alltid livsfarlig. Ett exempel på högspänningsledningar är kontaktledningar för järnvägsdrift på banverkets spåranläggningar. Dessa är spänningssatta med 15 kv ( V) växelspänning. 12

13 Starkström är, enligt svenska elsäkerhetsbestämmelser, sådan ström, spänning eller frekvens som kan vara farlig för person eller egendom. Begreppet starkström syftar inte på något särskilt antal ampere; en orsak till detta är att redan en mycket liten ström kan orsaka skada. En ström på 10 ma (tio milliampere, en hundradels ampere) som går genom hjärtat kan döda en människa. 13

14 Starkström forts. För att detta skall inträffa krävs, enkelt uttryckt, att kroppen utsätts för en viss elektrisk spänning som är beroende av frekvens, luftfuktigheten, avståndet mellan beröringspunkterna, vad man ätit och så vidare. Det går alltså inte att säga exakt hur stor denna ström är. 14

15 El levereras från elleverantören till kunden i en kabel vilket utgörs av 5 ledare. 3st s.k. faser och benämns L1, L2, L3. Tillsammans med en neutral ledare (Nledare) och en jord ledare (PE-ledare). Den här kabeln kallas för inkommande elservis och ansluts till ett mätarskåp som kan vara placerat på utsida hus eller inomhus. I dag består den inkommande elservis kabeln av 5 ledare men det förekommer i äldre installationer att det bara är 4:a ledare i kabeln. N och PE-ledarna är gemensam och betecknas då PEN-ledare. 15

16 I mätarskåp finns en huvudbrytare och 3st huvudsäkringar. + mätaren förstås. Med huvudbrytaren kan man bryta strömmen för att göra strömlöst i hela anläggningen. Huvudsäkringar (3st, en för varje fas) bestämmer vilken max belastning vi kan ta ut. 16A= Årsavgift ca 2000:- 20A= Årsavgift ca 3200:- 25A= Årsavgift ca 4200:- 35A= Årsavgift ca 6600:- 50A= Årsavgift ca 10400:- 63A= Årsavgift ca 14000:- 16

17 Inkommande El servise 17

18 Från mätarskåp går strömmen vidare in till en central. Elcentralen är bostadens elektriska hjärta. Här sitter ytligare en huvudbrytare följt av en massa säkringar. Strömmen fördelas här till olika grupper. En grupp kan gå till kylskåp, en annan till vardagsrum o.s.v. 1-fas grupp menas att gruppen består av 1 fas, noll ledare och PE-ledare (jord) och spänning 230V, 3-fas grupp består av 3st faser, (noll ledare) och PE-ledare (jord) och spänning 400V. 18

19 19

20 Nollskena PE, Jordskena Huvudbrytare Säkringar Jordfelsbrytare 20

21 Hur mycket en propp tål mäts i Ampere(A). Propparna skiljer man åt med hjälp av fysiskt mått och färgmärkning. Enligt listan ser vi att proppskallen är större ju mer ström den tål. En propp som tål mer går därför inte att sätta i en sockel där det ska sitta en mindre storlek. Färg Stöm Skalle Grön 6 A 6 mm Röd 10 A 8 mm Grå 16 A 10 mm Blå 20 A 12 mm Gul 25 A 14 mm Man kan därför alltid vara säker på att man inte översäkrar. 21

22 Brytkaraktäristik Beskriver hur snabbt säkringen skall brinna av. Tiden innan säkringen löser ut kan vara från någon ms upp till sekunder. De vanligaste märkningarna är: FF = mycket snabb F= snabb M = medeltrög T = Trög TT = mycket trög 22

23 Överspänning Utrustning som är inkopplad på el-, teleoch antennät är konstant utsatta för risken att förstöras av tillfällig överspänning. En orsak till förstörd utrustning är förstås blixtnedslag i antennanläggning, el- och telenät. För att skydda sig bättre mot blixten är ett överspänningsskydd en bra investering. 23

24 Överspänning Även då det inte åskar är apparaterna utsatta för tillfälliga överspänningsattacker i form av strömspikar orsakade av snabba strömuttag. Spikarna mattar med tiden ut komponenter i elektroniska apparater, men kan precis som ett blixtnedslag också direkt slå ut utrustningen. 24

25 Jordfelsbrytare Ett elektriskt fel i en borrmaskin, häcksax eller annan elektrisk utrustning kan leda till allvarliga skador och dödsfall. Om du är osäker på hur pass säker apparaten du använder är bör du alltid koppla in den via en s.k. jordfelsbrytare. Att alltid göra det är förstås en god vana. 25

26 Hur fungerar den? Principen för en jordfelsbrytare är enkel. Jordfelsbrytaren känner av strömskillnader mellan fasledare och nolla. Så länge strömmen är samma in som ut, tar magnetfälten över ledarna ut varandra. Skulle strömmarna vara olika på grund av att en läck- ström uppstår t.ex. genom kroppen och till jord, blir magnetfältet runt ledarna olika. 26

27 Jordfelsbrytare Strömskillnaden som uppstår alstrar en ström i jordfelsbrytarens summaströmstransformator som i sin tur styr en mekanisk brytare. Jordfelsbrytaren löser omedelbart ut innan någon skada skett. 27

28 Jordfelsbrytaren ska provas med jämna mellanrum. Följ tillverkarens anvisningar. Testknapp på jordfelsbrytaren. Prova / Motionera jordfelsbrytaren regelbundet genom att trycka på testknappen under max 2 sek. Personskydd: 30mA Brandskydd: 300mA 28

29 Jordfelsbrytaren: Kompletterar skyddet mot elektriska personskador och bränder. Om jordfelsbrytaren slagit ifrån: Beror detta på fel i anläggningen eller tillfällig nätstörning. OBS Samtliga grupper skyddas av jordfelsbrytare. 29

30 Felsökning gör så här om jordfelsbrytaren slagit ifrån: Slå på jordfelsbrytaren genom att trycka upp den grå armen, om den nu slår av igen är det något fel i anläggningen. Slå av samtliga säkringar som hör till den jordfelsbrytare som löser. Slå på jordfelsbrytaren. Slå till varje säkring, en åt gången tills jordfelsbrytaren bryter. Koppla ifrån samtlig utrustning som är ansluten på den säkring som bröt jordfelsbrytaren. Slå till jordfelsbrytaren och åter anslut utrustningar/ apparater tills felaktig apparat är lokaliserad. 30

31 Varför går säkringen hemma? Kaffebryggare och tekokare går sällan att köra samtidigt, varför? På kvällen har man precis kör igång diskmaskinen. Samtidigt går tvättmaskinen och torktumlaren i källare. Helt plösligt börjar lyset gå på halvfart, varför? och vad är det som kan ha hänt? 31

32 El installationerna har i hus sett lika dana ut sen 60-talet. I industrin på 60-talet började man använda programmerbara system som vi kallar PLC. (Programmable Logic Controller). En liten låda man ger information till genom elektriska signaler, PLCn svarar med att skicka ut signaler beroende på vad vi vill ska hända. 32

33 I dag använder man även en PLC i vanliga bostadshus, smart hus som en del säger. Vad är det som är smart då? För så bestämde man vad en strömbrytare t.ex. skulle tända för lampa eller lampor, ville man sen ändra så är man tvungen att koppla om i dosorna som sitter i väggarna och tak. För detta så behövs en elektriker. 33

34 Så här kan man rita upp en så kallad trapp koppling. Innebär att det finns två strömbrytare som kan tända/ släcka lampan. Kors koppling, tre strömbrytare. Trapp koppling. Här sparar man in 1 tråd. 34

35 Med en installerad PLC så blir man mer flexibel. Om man valt en funktion från en knapp intill en dörr och helt plösligt vill ha en annan funktion för just den knappen, så kan man enkelt gå in på sin dator och ändra funktioner i huset. När man ska tända lampor med smart hus så brukar man tala om senarium. Man tänder inte en lampa utan man tänder hela rummet på ett sätt man valt, kan vara vissa utvalda lampor i taket + en fönsterlampa. Man kan välja att tända hela huset på ett bestämt sätt på bara ett tryck av en knapp, även ljusstyrkan vi valt. 35

36 Man kan ta t.ex. om man ska åka hemifrån, så innan du går ut trycker du en gång på en knapp som man brukar kalla hej då funktion. När du tryckt på den går hela huset ner i vilo läge, det vill säga belysningen släcks, inbrottslarm slås på. Efter att inbrottslarmet aktiveras startar simulerat boende. Belysning, uttag och radio styrs på oregelbundna tider så huset ser bebott ut. Kan kompletteras med ljudanläggningen för ex hundskall etc. 36

37 Finns nästa bara fantasin som sätter stopp för hur man vill styra sitt hus. Elcentralen i sådana här hus blir så klart mycket större, man kan behöva ett utrymme som en garderob H2000xB600xD600 i vissa fall. Eftersom all el, TV, tele, brand- & inbrottslarm, ljud och webb kamera ska integreras med varann. 37

38 Belysningsstyrning Autobelysning Skymningsrelä Ljussensor Ljusgivare Nattljus Barnljus Scenariebelysning. Välj med ett tryck hur du vill ha belysningen i hela huset. Välj ex morgonbelysning, dagbelysning, natt, städbelysning mm. PIR-sensorer i varje rum styr belysningen automatiskt var du än befinner dig i huset. Låt utomhusbelysningen sköta sig själv dag som natt. Reglera belysningen inomhus steglöst via en ljussensor. Beroende ljusintensiteten utomhus sköts belysningen inne så en konstant ljusstyrka(lux) erhålls. Ljussensorer inomhus reglerar markiser eller persienner beroende på väderleksförhållandena. Belysning dimmrar svagt upp så det inte bländar på natten. Den slocknar efter några minuter. Samma som nattljus du aktiverar funktionen i barnens rum, då får dom ledljus när de går på toaletten nattetid. 38

39 Vakande ljus Sektionsstyrd utebelysning Gäster Styrning av vägguttag Motorvärmare Boendesimulering Ljuset dämpas så barnen kan sova tryggt och släcka automatiskt när dom somnat Uteplats eller någon speciell plats intill huset där du vistas ofta på kvällen? Utomhusbelysningen kan styras så att endast en del av armaturerna tänds. En rörelse vakt utomhus känner av om det kommer gäster och tänder upp belysningen. Valfri styrning av vägguttag inomhus och utomhus beroende på önskemål. Används tillexempel för ekonomi- och säkerhetsfunktioner, dekorationslampor, motorvärmare m.m. Ett eller flera uttag för motorvärmare styrs under förvalda tider. Uttagen kan vara placerade på huset, på en uttagsstolpe eller i garaget. Efter att inbrottslarmet aktiveras startar simulerat boende. Belysning, uttag och radio styrs på oregelbundna tider så huset ser bebott ut. Kan kompletteras med ljudanläggningen för ex hundskall etc. 39

40 Strömavbrott Inbrottslarm Brandlarm Vattenlarm Fjärrkontroll Hemmabio Touchscreen Musik SMS Webbserver Hej då funktion Go natt funktion Om jordfelsbrytaren löser ut eller om strömmen försvinner kan du underrättas via SMS. Bryter sig någon in så underrättas du vi SMS. Larmet kan även gå vidare till vaktbolaget. Vid brandlarm så får du SMS. Larmet kan gå vidare till brandkår. En sensor under golvet, under tvättmaskin eller diskmaskin stänger av inkommande vatten. Styrning av valfri utrustning i scenarier med ett tryck. Ställ in rätt ljus med ett tryck. Pekskärmar för enkel styrning av husets utrustning och snabb omkonfigurering. Lyssna på musik var du än befinner dig i huset. Sänd SMS och starta bastun eller aktivera inbrottslarmet om du råkat glömma det. Koppla upp dig till ditt hus via nätet och se husets status via webbkamrer. När du åker hemifrån trycker du på en knapp så ställer huset i det läge du vill ha när ingen är hemma. Kanske med slumpmässigt upp förade. Funktionen släcker ner huset i natt läge. 40

41 Förbrukning i standbyläge Apparat Förbrukning (watt) Dator 2,8 Datorskärm, LCD 1,1 Playstation 1,9 Digitalbox, kabel 17,5 TV, LCD 1,0 Ministereo/hifisystem 8,3 DVD 1,6 Microvågsugn 3,1 Summa 37,3 W Lite drygt 37 W låter inte så mycket, men tänk på att apparaterna stårså kanske 20 timmar per dag. Det innebär att en familjen använder 272 kwh ((20*365*37,34)/1000) varje år, helt i onödan. Får man betala ungefär 1,50 kr/kwh innebär 41 detta en besparing på omkring 400 kronor varje år.

42 timmar LED timmar Metallhalogen timmar kompaktlysrör timmar Lågvoltshalogen 1000 timmar Glödlampa Varför välja LED? Lång livslängd 12 timmar / dag 200 dagar / år timmars livslängd ger 21 års lampbytes intervall (armaturbytes intervall) 42

43 Varför välja LED? Bra funktion i kalla miljöer 43

44 Framtidens ljuskälla OLED ett eller flera lager av extremt tunna halvledarmaterial idag glas imorgon plast Mobiltelefoner TV Dataskärmar 44

45 T-shirt LED OLED Tapet OLED Vägg 45

46 100st LED orienterings- armaturer 0,1W= Effektförbrukning 10W Lång livslängd timmar (låga underhållskostnader) Kastrup bad 46